LP2985具备关断功能的150mA低噪声低压降稳压器特性VIN 电压范围新芯片2.5 伏至 16 伏VOUT 电压范围新芯片 -1.2 伏至 5.0 伏固定电压每 100 毫伏为一个步长VOUT精度– A级 旧芯片的误差范围为±1%– 标准等级 旧芯片的误差范围为±1.5%– ±0.5%新芯片在整个负载和温度范围内的输出精度为 ±1% 新芯片输出电流最高可达 150 毫安低 IQ 新芯片 ILOAD 0mA 时为 71μA低 IQ 新芯片 ILOAD 150mA 时为 750μA关断电流– 0.01 微安典型值旧芯片– 1.12 微安典型值新芯片低噪音30 μVRMS配有 10 nF旁路电容输出电流限制与热保护功能与 2.2µF 陶瓷电容器搭配使用时可保持稳定 新芯片高共模抑制比在 1 千赫兹时为 70 分贝在 1 兆赫兹时为 40 分贝新芯片工作结温-40℃ 至 125℃封装5 引脚 SOT-23DBV应用范围洗衣机和烘干机陆地移动无线电有源天线系统 mMIMO无线电动工具电机驱动器和控制板说明LP2985 是一款固定输出、宽输入、低噪声、低压差的电压调节器其输入电压范围为 2.5V 至 16V对于新芯片而言最大可支持 150mA 的负载电流。LP2985 的输出电压范围为 1.2V 至 5.0V对于新芯片而言。此外LP2985新芯片在负载和温度变化的情况下具有±1%的输出精度能够满足低电压微控制器MCU和处理器的需求。其输出噪声低至 30μVRM配备 10nF 旁路电容且在 1kHz 时的电源抑制比PSRR高达 70 分贝在 1MHz 时则超过 40 分贝。这些特性有助于降低上游直流/直流转换器的开关频率并减少后级调节器的滤波需求。这款新芯片具备内部软启动机制可有效降低启动时的浪涌电流从而最大程度减少输入电容。此外还包含诸如过流保护和过热保护等标准保护功能。LP2985 采用 5 引脚、2.9 毫米×2.8 毫米的 SOT-23 (DBV) 封装形式。引脚功能特性绝对最大额定值ESD等级推荐工作环境热信息电学特性详细描述概述LP2985 是一款固定输出、低噪声、高电源抑制比、低压差的稳压器适用于便携式和非便携式应用具有卓越的性价比。该稳压器在负载变化和温度变化对于新芯片而言下输出精度为±1%并且能够持续提供 150 毫安的负载电流。该设备具备集成过电流保护、热关机和输出使能等功能。新的芯片版本还具有内部输出下拉功能并内置了可控浪涌电流的软启动机制。该设备在输入和负载瞬态响应方面表现卓越。该设备的工作环境温度范围为-40°C 至 125°C。功能框图特征介绍输出使能该设备的开/关引脚为高电平激活引脚。当“开/关”引脚的电压高于该引脚的高电平输入电压时输出电压将被激活而当该引脚的电压低于该引脚的低电平输入电压时输出电压将被关闭。如果不需要对输出电压进行独立控制则将“开/关”引脚连接到设备的输入端即可。在旧款芯片中要使开/关功能正常运行需施加一个斜率为 240mV/us 的信号。而新芯片则无需考虑斜率问题。这款新芯片内置有一个降压电路当设备处于关闭状态时该电路会启动。请拉下“开/关”引脚。 当电压低于“开/关”引脚的低电平输入电压时会主动释放输出电压。压降电压压降电压VDO的定义为在额定输出电流IRATED下即在饱和型功率晶体管完全导通的情况下输入电压减去输出电压Vin - VouT。IRATED 是“推荐工作条件”表中列出的最大输出电压值。该功率晶体管处于欧姆或三极管工作区域并起着开关的作用。压降电压间接地确定了一个最小输入电压该电压高于标称预设输出电压且在此电压下预期输出电压能够保持稳定。如果输入电压降至低于标称的输出调节电压水平那么输出电压也会随之下降。对于一个 CMOS 调压器而言其压降电压由旁路晶体管的漏源导通电阻RDS(ON)决定。因此如果线性调压器的工作电流低于额定电流则该电流对应的压降电压也会相应降低。以下公式可计算出该器件的 RDS(ON) 值。电流限制该设备内置有电流限制电路可在瞬时高负载电流故障或短路事件发生时保护调节器。电流限制采用的是“阶梯式”方案。在高负载电流故障的情况下阶梯式方案会将输出电流限制在电流限制值ICL以内。ICL 的具体数值可在“电气特性”表中查到。当设备处于电流限制状态时输出电压不会进行调节。一旦发生电流限制事件由于功率损耗的增加设备会开始发热。在砖墙电流限制模式下传输晶体管会消耗功率[ViN - VoT× Icu]。如果触发了热停机功能设备会关闭。待设备冷却后内部热停机电路会将设备重新开启。如果输出电流故障状况持续存在设备会在电流限制和热停机之间循环切换。有关电流限制的更多信息请参阅“了解你的限制”应用说明。 下图 展示了电流限制的示意图。欠电压锁定机制这款新芯片配备有独立的欠压锁定UVLO电路该电路可监测输入电压从而能够实现输出电压的可控且稳定的开启与关闭。为防止在开启过程中输入电压下降时设备自动关闭该欠压锁定电路具有电气特性表中所规定的滞回特性。输出下拉这款新芯片配备有输出下拉电路。该输出下拉电路会在以下情况启动当设备被关闭VONOFF VON/OFF(LOW)时如果1.0 V VIN VUvLo切勿依赖输出下拉电路来在输入电源消失后释放大量输出电容因为会有电流从输出流向输入。这种反向电流流动可能会对设备造成损害。有关更多详细信息请参阅“反向电流”部分。热停机该设备配备有热关断保护电路当功率晶体管的结温Tj上升至热关断阈值温度TSDshutdown典型值时该电路会使设备停止工作。热关断滞回特性确保当温度降至热复位阈值温度TsDreset典型值时设备会重新启动开启。半导体芯片的热时间常数相当短因此该设备能够实现通断操作。 当达到热停机状态时即功率消耗降低。在启动过程中由于器件两端的 Vin-Vout 电压差较大或由于大电流冲击充电大型输出电容而导致的功率消耗可能会很高。在某些情况下热停机保护会在启动完成之前使器件停止工作。为确保设备可靠运行请将接合点温度限制在“推荐工作条件”表中所列出的最高值以内。超过此最高温度会导致设备超出正常工作规格。尽管该设备的内部保护电路设计旨在应对整体热状况但该电路并非旨在取代适当的散热措施。持续让设备处于热关机状态或超过推荐的最高接合点温度会降低长期可靠性。设备功能模式设备功能模式比较正常模式当以下条件满足时该设备会将输出电压调节至额定值输入电压大于标称输出电压加上压降电压VouTnom VDO输出电流小于电流限制值louT lCL该器件的结温低于热停机温度TJ TSD“开/关电压此前已超过开/关上升阈值电压但尚未降至使能下降阈值以下。”欠压模式如果输入电压低于标称输出电压加上规定的压降电压但其他所有条件均满足以保证正常运行的情况下该设备将处于压降模式。在此模式下输出电压会跟随输入电压变化。在此模式中设备的瞬态性能会显著下降因为传输晶体管处于欧姆区或三极管区并起着开关的作用。在压降模式下出现的线路或负载瞬态变化可能会导致较大的输出电压偏差。当设备处于稳定掉电状态时定义为设备处于掉电状态即在进入正常调节状态后VIN VOUT(NOM) VDO 但在启动过程中则不会如此传输晶体管将被驱动至欧姆或三极管工作区域。当输入电压恢复到大于或等于标称输出电压加上掉电电压 VOUT(NOM) VDO 的值时输出电压可能会在短时间内出现短暂的超调。 而后该装置则会将放电晶体管拉回到线性工作区域。禁用模式该设备的输出可以通过将“开/关”引脚的电压强制降低至低于最大“开/关”引脚低电平输入电压的值请参阅电气特性表来关闭。当被禁用时传输晶体管会关闭内部电路会停止运行并且输出电压会通过内部放电电路从输出端主动放电至地端。应用应用信息推荐电容类型推荐电容旧芯片最好是在 LP2985 的输出端使用陶瓷电容器原因有以下几点。对于容量范围在 2.2μF 到 4.7μF 之间的电容器陶瓷电容器具有最低的成本和最低的等效串联电阻ESR因此这些元件是用于滤除高频噪声的理想选择。例如一个典型的 2.2μF 陶瓷电容器的等效串联电阻范围在 10mΩ 到 20mΩ 之间这满足了调节器的最低等效串联电阻要求。陶瓷电容器有一个主要的缺点需要考虑温度系数不佳即电容会随温度的变化而显著变化。例如一个大容量的陶瓷电容器22.2μF在温度从 25°C 升高到 85°C 时可能会损失超过一半的电容量。因此在温度从 25°C 升高时2.2μF 的电容器会明显低于稳定所需的最小 Cour 值。出于这个原因应选择一个在整个工作温度范围内都能保持稳定所需的最小 2.2μF 的输出电容器。有一些陶瓷电容器在温度变化时能保持±15%的电容容差。钽电容器能够应用于 LP2985 的输出端但存在一些明显的缺陷使得这种使用方式不可行在 1 微法至 4.7 微法的容量范围内钽电容器的价格高于具有相同电容值和电压等级的陶瓷电容器。钽电容器的等效串联电阻值高于同等尺寸的陶瓷电容器。因此要满足等效串联电阻的要求就需要使用容量更大的钽电容器但这样会带来尺寸更大和成本更高的问题。钽电容器的等效串联电阻会随着温度的降低而增加从 25°C 到 -40°C 时会增加多达两倍。因此要在温度范围内保持等效串联电阻的裕度以防止稳压器不稳定。推荐电容新芯片这款新芯片的设计采用了在输入和输出端使用低等效串联电阻ESR陶瓷电容器的方式来保证稳定性。多层陶瓷电容器已成为此类应用的行业标准并且是推荐使用的但需谨慎选择。采用 X7R、X5R 和 CoG 类型介电材料的陶瓷电容器在温度范围内能提供相对较好的电容稳定性。而使用 Y5V 类型的电容器则不建议因为其电容值存在较大差异。在整个温度范围-40°C 至 125°C和负载电流范围毫安至 150 毫安内所支持的最大 ESR 范围小于 1Ω。对于现有的实现方式即使用具有更高 ESR 值的不同电容类型应使用低 ESR 的 100nF 陶瓷电容器。将此电容器尽可能靠近器件输出Vouт引脚放置。无论选择何种类型的陶瓷电容器其有效电容都会随工作电压和温度而变化。通常情况下有效电容可能会减少多达 50%。在“推荐工作条件”表中列出的输入和输出电容器其有效电容约为标称值的 50%。输入输出电容推荐输入电容推荐对于传统芯片LP2985的输入端在整个工作温度范围内至少需要1μF的电容。此外应将该输入电容放置在输入引脚1厘米以内并连接到干净的模拟地线上。此电容无等效串联电阻ESR要求可无限增大电容值。对于新芯片虽然为稳定性能无需输入电容但良好的模拟设计实践是将一个电容从IN端连接至GND。该电容可抵消输入的无源干扰源改善瞬态响应、输入纹波和PSRR。当电源阻抗超过0.5Ω时建议使用输入电容若负载或线路存在大电流、快速上升时间的情况则应选用更大容量的电容若器件距离输入电源较远数英寸以上也建议使用更大电容。输出电容推荐对于这款老款芯片LP2985 允许在输出端使用低等效串联电阻ESR的电容器包括 ESR 低至 5 毫欧的陶瓷电容器。钽电容器和薄膜电容器也可选用前提是尺寸和成本方面没有问题。将输出电容器放置在输出引脚 1 厘米范围内。确保该电容器连接到干净的模拟地。与其他 PNP LDO低压差线性稳压器一样稳定条件要求输出电容器具有最小值。最小电容值2.2 μF可无限增加电容值以提高瞬态响应稳定性裕度电感电阻范围参见图 5-36 至图 5-38无论是最小电容值还是等效串联电阻值都必须在整个工作温度范围内都达到要求。具体而言根据所使用的电容器类型这两项参数可能会因温度而产生显著变化详情请参阅“推荐电容器旧型芯片”部分。对于这款新芯片通过使用输出电容设备的动态性能得到了提升。在“推荐工作条件”表中指定的范围内使用输出电容以确保稳定性。如需了解有关支持的输出电容的更多信息请查阅“推荐电容新芯片”部分。旁路电容LP2985 通过使用连接至内部基准电压源的旁路电容通过 BYPASS 引脚来实现低噪声性能。这种高阻抗的基准电压电路在微安级范围内工作因此不能受到显著的负载影响否则输出以及相应地调节器的输出会发生变化。因此为了获得最佳的输出精度必须尽可能减少通过 CBYPASS 的直流泄漏电流并且该电流绝不能超过 100 nA。 CBYPASS 电容还会影响调节器的启动行为。电容值越大浪涌电流和启动时间就会增加。CBYPASS 推荐使用一个10 nF的电容。陶瓷电容器和薄膜电容器都是实现此功能的理想选择。反向电流过大的反向电流可能会损坏此设备。反向电流会通过功率晶体管的本体二极管而非正常的导电通道流动。在较大电流的情况下这种电流流动会降低设备的长期可靠性。本节中列出了可能发生反向电流的条件所有这些情况都可能超过 VOUT ≤ VIN 0.3 V 的绝对最大值。如果该设备的COUT值较大并且在几乎没有负载电流的情况下输入电源突然中断当输入信号未得到稳定时输出结果就会出现偏差。输出值高于输入值的供应量所产生的偏差。如果在应用中预计会有反向电流流动则需使用外部保护装置来保护器件。该器件本身并不限制反向电流因此如果预计会出现长时间的反向电压操作则需要外部限流装置。能耗电路的可靠性需要考虑器件的功率损耗、电路在印刷电路板PCB上的位置以及热平面的正确尺寸。稳压器周围的 PCB 面积内应尽量少有或没有其他会产生热量的装置以免造成额外的热应力。在一阶近似情况下调节器中的功率损耗取决于输入与输出电压的差值以及负载状况。以下公式可计算功率损耗Pp。对于配备散热垫的设备其封装的主要热传导路径是通过散热垫到达印刷电路板PCB。将散热垫焊接到设备下方的铜垫区域上。该铜垫区域必须包含一系列镀通孔这些通孔将热量传导至额外的铜层以实现更好的散热效果。最大功耗决定了该设备所能承受的最高环境温度TA。根据以下公式功耗与结温之间的关系通常由组合的印刷电路板PCB和器件封装的结与环境热阻RθJA以及环境空气的温度TA共同决定。热阻RθJA很大程度上取决于特定 PCBl 设计中内置的散热能力因此会因铜的总面积、铜的重量以及布线平面的位置而有所不同。热信息表中列出的接点至环境的热阻是根据 JEDECl 标准的 PCB 和铜的布线面积确定的并用作封装散热性能的相对衡量指标。接点温度估算JEDEC标准现推荐使用psiΨ热性能参数来估算线性稳压器在典型PCB板应用中的结温。这些参数并非热阻参数而是提供了一种实用且相对的结温估算方法。经确定这些psi参数与用于散热的铜面积基本无关。热信息表列出了主要的热性能参数即结到顶面特征参数ψJT和结到板面特征参数ψJB。这两个参数提供了两种计算结温TJ的方法如下列公式所示使用结到顶面特征参数ψJT与器件封装中心顶部温度TT相乘以计算结温使用结到板面特征参数ψJB与距离器件封装1毫米处的PCB表面温度TB相乘以计算结温。PD 表示的是耗散功率。Tr 是设备封装中心顶部的温度TB 表示的是距离器件封装 1 毫米处、且位于封装边缘正中央的印刷电路板表面温度。经典应用设计要求确保稳定性的最小 COUT 值可无限增大以提高稳定性及瞬态响应必须通过手动操作来终止开/关状态。若未使用关机功能则应连接至 VIN。 可选的旁路电容用于低噪声运行。详细设计流程ON/OFF 操作LP2985 设备可通过“驱动器开启/关闭”按钮的 ON/OFF 位置实现关机模式。当 LOW小于 0.4 伏信号输入时设备会关闭反之当 HIGH大于1.2 伏信号输入时设备会开启。若不使用关机功能请将 ON/OFF 连接到输入端以确保调节器始终处于开启状态。为确保正常运行请勿将 ON/OFF 端子断开。供电推荐电源可在推荐工作条件表中给出的输入电压范围内使用。请按照布局指南部分所述使用旁路电容器。PCB布局PCB布局指导用一个旁路电容将输入引脚接地。旁路电容器的最佳安装位置应靠近器件的 Vin 引脚以及系统的 GND 引脚。必须注意尽量减小由旁路电容器连接、Vin 引脚以及系统 GND 引脚所形成的回路面积。在满载运行时应采用较长的导线长度以消除电阻损耗和热量散失。PCB布局案例